Две планеты размером с Землю были найдены около

Две планеты размером с Землю были найдены около умирающей звезды, прошедшей
через стадию красного гиганта. Из-за своих низких орбит эти планеты были
поглощены звездой при ее расширении, когда она стала во много раз больше своего
обычного размера. Это открытие, опубликованное в журнале Nature, может пролить
свет на судьбы планетарных систем, включая и нашу.
Когда Солнце достигнет конца своего жизненного цикла примерно через 5 миллиардов
лет, оно превратится в красный гигант, инфракрасную звезду, израсходовавшую почти все
свое топливо. Эта звезда станет настолько большой, что она поглотит внутренние планеты
Солнечной системы – Меркурий, Венеру, Землю и Марс. До открытия считалось, что это
будет фатально для планет.
В статье описывается открытие двух планет, точнее их останков, которые пережили
поглощение звездой и даже помогли ей избавиться от большей части ее огромной
временной оболочки. Ведущим автором исследования является Стефани Карпине и
Института астрофизических и палеонтологических исследований Тулузского
университета.
«Когда наше Солнце разрастется до размеров красного гиганта, оно поглотит Землю, –
рассказывает Элизабет Грин, соавтор исследования из Обсерватории Стюарда
Аризонского университета. – Если небольшая планета вроде нашей проведет в таких
условиях миллиард лет, она просто испарится. Только намного более массивные планеты,
такие как Сатурн и Юпитер, могут пережить поглощение».
Две планеты, KOI 55.01 и KOI 55.02, обращаются вокруг своей звезды на очень низких
орбитах. Это означает, что они были в глубине оболочки звезды, когда она стала красным
гигантом. Их размеры составляют 0.76 и 0.87 земного, но, тем не менее, они выжили. Их
звезда, KOI 55, относится к субкарликам спектрального класса B. Она состоит из ядра
красного гиганта, потерявшего почти всю свою огромную оболочку. Планеты,
пережившие стадию красного гиганта, могли внести свой вклад в эту потерю.
Открытие двух планет стало неожиданностью для астрономов. Они намеревались заняться
изучением пульсирующих звезд, которые периодически сжимаются и расширяются из-за
действия гравитационного поля звезды и термоядерных реакций в ее ядре. Такие
пульсации – будущее многих звезд.
«Эти пульсации – своего рода «отпечаток пальца» звезды, – говорит Грин. – Это очень
похоже на сейсмологию, когда изучение землетрясения позволяет узнать что-то о
внутреннем строении Земли».
Для того, чтобы заметить и идентифицировать пульсации звезды ее необходимо
наблюдать очень долго, иногда в течение нескольких лет.
«Вариации яркости звезды позволяют нам определить, как именно она пульсирует, –
поясняет Грин. – Предположим, например, что есть колебания с периодом 5859.8 секунд и
9126.39 секунд. Должно существовать множество звезд с различными свойствами,
пульсирующих с такими периодами. Но если мы сумеем выделить 10, а лучше 50 таких
компонент, то это позволит нам использовать теоретические построения чтобы
определить, каковы физические свойства звезды, приводящие именно к такому набору
пульсаций. Единственный способ провести такое исследование – использование
космического телескопа. Наземными телескопами можно пользоваться только ночью, но
если не наблюдать звезду круглые сутки, математические формулы будут приводить к
неточностям. Кроме того, наблюдения через атмосферу позволят нам засечь вариации
яркости не более одной десятитысячной от номинальной, да и то если повезет. Но если
надо найти несколько десятков частот колебаний у одной звезды, этого недостаточно».
Поэтому астрономы использовали для своего исследования телескоп Кеплер.
«Я получила данные с очень хорошим отношением сигнал/шум для субкарлика KOI 55
при помощи наших телескопов в обсерватории Китт Пик еще до запуска Кеплера, –
говорит Грин. – Как только я начала получать данные с Кеплера, мои коллеги получили
возможность проанализировать их при помощи компьютерных моделей».
Анализируя пульсации звезды, астрономы нашли два колебания со странными периодами,
5.76 и 8.23 часа. Первые измерения использовались для того, чтобы подтвердить
математические модели, разработанные учеными, и эти два периода никак в них не
укладывались. Единственным объяснением были две маленькие планеты.
«Планеты, вращающиеся вокруг звезд так близко захватываются приливными силами, –
говорит Грин. – Это значит, что одна их сторона все время обращена к звезде». Планеты с
такими низкими орбитами заведомо поглощаются звездой при ее расширении. «Когда
звезда расширяется и поглощает планету, – говорит Грин, – та должна двигаться в горячей
атмосфере звезды. Это вызывает трение, заставляющее планету снижаться и терять
собственную атмосферу и летучие и жидкие соединения с поверхности планеты, но
вместе с тем приводит и к потере атмосферы звездой. Часть твердой поверхности планеты
при этом сохраняется».
Судя по всему, это первый обнаруженный случай воздействия планеты на эволюцию ее
звезды.
«Это невероятно – после сотен лет наблюдений за внешними слоями звезд, мы можем
изучить то, что в течение некоторого времени было внутри нее, хотя и для узкого класса
звезд. Мы можем сравнить эти данные с нашими представлениями об эволюции звезд, –
говорит Грин. – Мы думали, что хорошо знаем устройство звездных систем только до того
момента, когда нашли другие системы вне нашей. Теперь мы открываем все новые и
новые системы, и все они уникальны и не похожи на нашу, и наконец среди них мы нашли
остатки планет, переживших поглощение звездой».